Name: Fabrication de petit calibre endoprothèses Utilisation Électrofilage et ballon expansible métal nu Stents (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: Apprenez à fabriquer des endoprothèses de petit calibre par électrofilage de nanofibres de polyuréthane autour d'un stent métallique expansible. Cette méthode améliore l'adhérence cellulaire et accélère la cicatrisation pour de nouvelles applications médicales.

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Nous tenons à remercier la Division de l’ingénierie, Mayo Clinic pour son soutien technique. Cette étude a bénéficié du soutien financier du Fonds européen de développement régional (FNUSA-CICR) (n°. CZ.1.05/1.100/02.0123), les National Institutes of Health (T32 HL007111), l’American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N) et le Grainger Innovation Fund - Grainger Foundation.

1. Électrofilage de polyuréthane sur Mandrin Collector <ol><li> Préparer mandrin pour électrofilage <ol><li> Faire fondre environ 8 ml d&#39;biocompatible, de qualité alimentaire, la matière de support soluble dans l&#39;eau dans un cylindre gradué (environ 9 mm de diamètre et 110 mm de profondeur) à 155 ° C en utilisant un four. </li><li> Tremper un diamètre de 3 mm et 100 mm de long mandrin en acier inoxydable pour obtenir un revêtement de matériau de support sur la surface du mandrin. Avant l&#39;immersion, placer les mandrins dans le four à 155 ° C pendant environ 15 minutes pour élever la température de la surface du mandrin qui aide à mouiller la surface du matériau de support fondu. </li><li> Laisser refroidir le mandrin trempé à environ 140 ° C, tandis que le matériau de support fondu se solidifie en formant un mince revêtement uniforme sur la surface du mandrin. Pendant le processus de refroidissement, accrocher le mandrin verticalement de sorte que la gravité fait un matériau de support en excès à égoutter. Ce revêtement permet facilementle retrait de la greffe à stent fini du mandrin. </li></ol></li><li> La configuration du collecteur de mandrin du système d&#39;électrofilage (comme représenté sur la figure 1) <ol><li> Aligner le mélangeur de laboratoire horizontalement et connecter une tige en plastique qui tiendra le mandrin en acier inoxydable à l&#39;extrémité opposée à l&#39;intérieur de la hotte. </li><li> Dissoudre le matériau de support de la pointe du mandrin en immergeant que la pointe du mandrin dans l&#39;eau pour recevoir la tige de support en matière plastique à l&#39;extrémité du mandrin. Soutenir la tige de support en matière plastique à l&#39;extrémité libre du mandrin pour faciliter la rotation uniforme du collecteur de mandrin. </li><li> Utilisez les vis de réglage dans les tiges de support en plastique pour fixer le mandrin en acier inoxydable et éviter de glisser pendant électrofilage. </li><li> La masse du collecteur de mandrin par fixation d&#39;un fil de masse en forme de U sur le mandrin en acier inoxydable. Utilisez joints toriques en caoutchouc pour maintenir le fil de terre sur les côtés du mandrin. </li></ol></li><li> Setting liquide système d&#39;extrusion de polyuréthane du système d&#39;électrofilage <ol><li> Mélanger diméthylacétamide (DMA) avec 25% (m / v) solution polyuréthane (PU) stock pour obtenir 15% (m / v) PU DMA solution (par exemple, ajouter 6 ml de DMA à la solution PU 9 ml de 25%). PRUDENCE! Travailler dans une hotte avec un équipement de protection adéquat. </li><li> Remplir une seringue en verre de 5 ml avec une aiguille en acier inoxydable à extrémité émoussée (la filière) avec une solution de polyuréthane à 15%. </li><li> Programmer la pompe de seringue à extruder à 0,01 ml / min sur la base du diamètre interne de la seringue. </li><li> Monter la seringue avec lière sur la pompe de la seringue horizontalement avec la pointe de l&#39;aiguille à environ 20 cm du collecteur de mandrin. Isoler la seringue des parties conductrices de la seringue de la pompe en utilisant des feuilles de caoutchouc pour éviter un arc électrique. </li><li> Connecter le générateur de haute tension à la filière de la seringue en utilisant une pince crocodile. </li></ol></li><li> Faire fonctionner la pompe de seringue à 0,01 ml / min et rotatE le mandrin avec le mélangeur de laboratoire fonctionnant à vitesse lente (par exemple, 50 tours par minute). </li><li> Appliquer un différentiel de tension de 20 kV à travers la filière et le mandrin de collecteur. nanofibres PU vont commencer à déposer sur le mandrin en rotation et une couche mince seront visibles en quelques minutes. Vérifiez que la hotte est éteinte et échappement est fermée pour éviter la perte de nanofibres électrofilées. </li></ol> 2. Électrofilage un stent-graft <ol><li> nanofibres Electrospin PU sur un mandrin en rotation pendant 2 heures pour créer un tube uniforme (comme expliqué à l&#39;étape 1). </li><li> Retirer le mandrin de la tige en matière plastique reliée au mélangeur de laboratoire pour installer le stent métallique nu. Allumez la hotte et d&#39;échappement ouverte avant de retirer le mandrin pour veiller à ce que reste vapeurs de solvant sont éliminés. </li><li> Faites glisser le stent ballon en acier inoxydable expansible 26 sur le tube de électrofilés à un endroit désiré. Il peut être nécessaire d&#39;élargir légèrement le stent de sorte qu&#39;il SLips sans endommager le tube électrofilé. </li><li> Sertir le stent pour vous assurer que le stent est bien fixé sur le matériau du tube sur le mandrin et pas assez lâche pour glisser. Cela aidera également à prévenir la délamination des couches internes et externes. </li><li> Charger le mandrin avec le tube et le stent à nouveau sur la tige en plastique du mélangeur de laboratoire pour l&#39;électrofilage de la couche externe du stent-greffe. </li><li> nanofibres Electrospin pendant 3 heures comme expliqué à l&#39;étape 1 pour fabriquer la couche externe du stent-greffe. </li><li> Après l&#39;extérieur électrofilage plus tard, de manière circonférentielle couper le matériau polyuréthane à environ 1 mm par rapport aux extrémités de l&#39;endoprothèse vasculaire à l&#39;aide d&#39;un scalpel. </li><li> Faire tremper le mandrin stent-graft dans de l&#39;eau déminéralisée pour dissoudre le matériau de support du mandrin qui va libérer le stent-greffe du mandrin. Remplacer l&#39;eau douce comme nécessaire pour dissoudre le matériau de support complètement. </li><li> Une fois que le matériau de support est dissous, retirez délicatement le stent-greffe de til mandrin et laisser sécher. Considérez tremper le stent-graft enlevé dans de l&#39;eau déminéralisée pour dissoudre tout matériau de support restant avant de laisser sécher à l&#39;air. </li></ol> 3. Test des endoprothèses manufacturées <ol><li> Faites glisser le stent-greffe sur un trifold ballon de 3 mm. </li><li> Sertir le stent-graft sur le ballon en utilisant une main tendue outil de sertissage. </li><li> Inspectez le stent-graft serti à l&#39;aide d&#39;un microscope pour sertissage uniforme et tous les autres signes de défaillance comme délamination ou perforation du matériau de couverture en raison de la déformation du stent. </li><li> Développez le stent-graft au diamètre conçu de 3 mm en mettant sous pression le ballon à trois volets avec un dispositif de gonflage et de l&#39;eau. Encore une fois, examiner le stent-greffe expansée pour l&#39;expansion uniforme et des signes de défaillance. </li></ol>

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Les auteurs déclarent qu&#39;ils ont aucun intérêt financier concurrents.

Nous avons développé une technique de fabrication d’une endoprothèse de petit calibre qui peut être déployée à l’aide d’une procédure standard d’intervention coronarienne percutanée (ICP). Les endoprothèses actuellement disponibles sont limitées dans leur capacité à maintenir un profil bas et leur flexibilité de déploiement. Les endoprothèses métalliques nues développées par notre groupe dans nos études précédentes ont prouvé qu’elles aidaient à la guérison rapide de l’artère endoprothétique24,26. Divers polym...

procédures d&#39;intervention coronaire causent importante blessure à la paroi du vaisseau en raison de la perturbation de la paroi de la plaque et du navire. Cela se traduit par la resténose, l&#39; embolie périphérique dans les greffes de veine, et la discontinuité de lumière coronaires 1-4. Pour éviter ces complications, une stratégie prometteuse sera de couvrir la surface vasculaire dans le site d&#39;angioplastie, qui pourrait inhiber la resténose, d&#39;atténuer les risques de discontinuité de lumière du vaisseau, et de prévenir l&#39;embolie périphérique. Des études antérieures ont comparé les stents métalliques nus au stent-greffes avec des résultats positifs pour les endoprothèses 5. Les chercheurs ont utilisé plusieurs matériaux pour la fabrication de membranes pour couvrir les stents. Cela comprend des matériaux synthétiques tels que le polyéthylène tétraphtalate (PET), polytétrafluoroéthylène (PTFE), du polyuréthane (PU), et le silicium ou d&#39;un tissu de vaisseau autologue pour la fabrication des stents recouverts 6-9. Un matériau de greffe idéal utilisé pour couvrir le stent doit être thrombo, non biodegradable, et devrait intégrer le tissu natif sans prolifération excessive et de l&#39; inflammation 10. Le matériau de greffe utilisé pour couvrir le stent devrait également favoriser la guérison du stent-greffe. Endoprothèses sont largement utilisés pour le traitement de la coarctation de l&#39;aorte, pseudo-anévrismes de l&#39;artère carotide, les fistules artério-veineuses, dégénérés greffes veineuses, et grand pour les anévrismes cérébraux géants. Mais le développement du calibre de petites greffes d&#39; endoprothèse est limitée par la capacité de maintenir un profil bas et sa flexibilité, ce qui facilite le déploiement des endoprothèses 11-14. PU est un polymère élastomère avec une bonne résistance mécanique qui est un trait souhaité pour atteindre un profil bas et une bonne flexibilité 15,16. En plus d&#39;avoir une bonne délivrabilité, les endoprothèses devraient également favoriser la guérison rapide et endothélialisation. PU couvert endoprothèses ont démontré une meilleure biocompatibilité et endothélialisation 17 amélioré. Les chercheurs ontdéjà tenté de endothélialiser PU couvert endoprothèses en les ensemençant avec des cellules endothéliales 17. Électrofilage de PU pour créer la matrice de nanofibres a été montré être une technique utile pour la fabrication de greffes vasculaires 18,19. L&#39;existence de nanofibres qui imitent l&#39;architecture de la matrice extracellulaire native est également connue pour favoriser la prolifération des cellules endothéliales 20,21. Électrofilage permet également le contrôle de l&#39;épaisseur du matériau 22. Petit calibre, des greffes vasculaires en PU ont été étudiées pour favoriser la cicatrisation en utilisant des modifications telles que des revêtements de surface, des anti-coagulants et des inhibiteurs de la prolifération cellulaire. Toutes ces modifications sont destinées à servir de médiateur l&#39; acceptation de l&#39; hôte et favoriser la guérison de la greffe 23. Notre groupe a développé un ballon extensible stent en métal nu qui peut être déployé dans des modèles animaux 24-26. La combinaison d&#39;un maillage électrofilées de polyuréthane et une billeoon stent extensible nous a permis de générer de calibre petit ballonnet expansible endoprothèses. La plupart des endoprothèses actuellement disponibles sont introduits par l&#39;artère fémorale au cours d&#39; une procédure interventionnelle, mais seulement quelques stents couverts commerciaux peuvent être introduits 1 taille française supérieure à celle requise pour un ballon non gonflé 27. Dans cette étude, nous avons mis au point un stent-greffe vasculaire de petit calibre en encapsulant un stent extensible à ballonnet entre deux couches de électrofilés PU qui peuvent être livrés à une artère coronaire en utilisant un 8-9 Français cathéter-guide standard dans une procédure interventionnelle percutanée.

<table><tbody><tr><td>Seringue en verre</td><td>Air Tite</td><td>7.140-33</td><td>Seringue pour filière</td></tr><tr><td>Cylindre gradué 5 ml</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-552-4G</td><td>5 ml cylindre gradué en pyrex d’environ 9 mm de diamètre et 11 cm de long</td></tr><tr><td>Générateur haute tension</td><td>Bertan Accociates, Inc.</td><td>205A-30P</td><td>Utilisé pour appliquer une différence de tension entre la filature et le collecteur</td></tr><tr><td>Mélangeur de laboratoire avec contrôle du régime</td><td>Scilogex</td><td>SCI-84010201</td><td>Disponible auprès de divers fournisseurs d’équipements de laboratoire</td></tr><tr><td>Polyuréthane</td><td>DSM</td><td>BioSpan SPU</td><td>Biospan Feuille de caoutchouc de polyuréthane segmentée</td></tr><tr><td></td><td>McMaster Carr</td><td>1370N11</td><td>Utilisé pour isoler la seringue pendant l’électrofilage</td></tr><tr><td>Mandrin en acier inoxydable</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Fabriqué&nbsp ;</td></tr><tr><td>Aiguille en acier inoxydable</td><td>Hamilton</td><td>91018</td><td>Utilisé comme filière dans l’électrofilage</td></tr><tr><td>Matériau de support</td><td>EnvisionTec</td><td>B04-HT-DEMOMAT</td><td>Matériau hydrosoluble biocompatible</td></tr><tr><td>Pompe à seringue</td><td>Harvard Apparatus</td><td>55-3333</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication de petit calibre endoprothèses utilisation Électrofilage et ballon expansible métal nu stents

Fabrication of Small Caliber Stent-grafts Using Electrospinning and Balloon Expandable Bare Metal Stents

Les endoprothèses sont largement utilisées pour le traitement de diverses affections telles que les lésions aortiques, les anévrismes, les embolies dues aux procédures d’intervention coronarienne et les perforations dans le système vasculaire. De tels stent-greffes sont fabriqués en recouvrant un stent d’une membrane polymère. Une endoprothèse idéale devrait être recouverte d’une membrane polymère poreuse, thromborésistante et biocompatible qui imite la matrice extracellulaire, favorisant ainsi la cicatrisation du site de la blessure. L’objectif de ce protocole est de fabriquer une endoprothèse de petit calibre en encapsulant une endoprothèse expansible par ballonnet dans deux couches de nanofibres de polyuréthane électrofilées. Il a été démontré que l’électrofilage du polyuréthane aide à la cicatrisation en imitant la matrice extracellulaire native, favorisant ainsi l’endothélialisation. L’électrofilage de nanofibres de polyuréthane sur un mandrin à rotation lente nous a permis de contrôler avec précision l’épaisseur de la membrane nanofibreuse, ce qui est essentiel pour réaliser une endoprothèse expansible par ballonnet de petit calibre. La validation mécanique par sertissage et expansion de l’endoprothèse a montré que la membrane de polyuréthane nanofibreuse est suffisamment flexible pour être sertie et dilatée tout en restant brevetée sans montrer de signes de déchirure ou de délamination. De plus, les endoprothèses fabriquées à l’aide des méthodes décrites ici peuvent être implantées à l’aide d’une procédure d’intervention coronarienne à l’aide de cathéters de guide de taille standard.

<html> Notre configuration de ElectroSpinner (Figure 1) a donné lieu à des nanofibres de polyuréthane de haute qualité (figure 2). Greffe à stent est fabriqué par électrofilage une couche intérieure de polyuréthane sur un mandrin, le glissement d&#39; un stent en métal nu au- dessus de cette couche, et électrofilage d&#39; une seconde couche extérieure de polyuréthane (figure 3). Les nanofibres de polyuréthane sont électrofilage à raison de 50 um / h, ce qui se traduit p...

Dans le protocole, nous présentons une méthode pour fabriquer une endoprothèse de petit calibre en prenant en sandwich une endoprothèse expansible par ballonnet entre deux couches de polyuréthane nanofibreux électrofilées.

Fabrication de petit calibre endoprothèses Utilisation Électrofilage et ballon expansible métal nu Stents

Stent-grafts are widely used for the treatment of various conditions such as aortic lesions, aneurysms, emboli due to coronary intervention procedures and ...

L'objectif général de ce procédé de fabrication est de développer un stent-prothèse de petit calibre en encapsulant un stent expansible au ballonnet entre deux couches de nanofibres de polyuréthane produites par électrofilage. Cette recherche nous aide à concevoir des stents-prothèses de petit calibre qui cicatrisent en réalité très rapidement et qui pourraient potentiellement ouvrir de nouvelles applications médicales auparavant inaccessibles. Les avantages de cette technique résident dans le fait que les stents-prothèses sont fabriqués à partir de nanofibres polymériques qui imitent la matrice extracellulaire.Le processus de fabrication est également simple et offre des propriétés mécaniques et d'adhésion cellulaire favorables. Commencez par faire fondre environ 8 millilitres de matériau de support biodégradable, alimentaire et soluble dans l'eau dans un cylindre gradué à 155 degrés Celsius. Chauffez également l'embout en acier inoxydable de 100 millimètres de long et de 3 millimètres de large à 155 degrés Celsius.Ensuite, éteignez le four et plongez la tige dans le matériau de support. Puis suspendez la tige verticalement dans le four et laissez le matériau se solidifier, ce qui devrait se produire vers 140 degrés Celsius. L'excès de matériau doit s'écouler à l'extrémité.Ensuite, préparez le collecteur à mandrin du système d'électrofilage. Cela nécessite un mélangeur de laboratoire muni d'une tige en plastique se terminant par un embout de fixation pour le mandrin. Dissolvez le matériau de support à l'extrémité du mandrin afin qu'il puisse être fixé à l'embout.Ensuite, utilisez des joints toriques en caoutchouc des deux côtés du mandrin pour protéger le matériau électrofilé du fil de mise à la terre, et reliez électriquement le mandrin à la terre à l’aide du fil de mise à la terre en forme de U. Fixez ensuite le mandrin exposé à une pince courte située à l’extrémité opposée pour assurer le soutien. À l’autre extrémité, reliez le mandrin à la tige rotative du mélangeur de laboratoire.Fixez solidement les deux supports au mandrin à l'aide de vis, puis mettez le mandrin à la masse électriquement. Installez maintenant le système d'extrusion de polyuréthane liquide. Commencez par charger une seringue en verre de cinq millilitres, adaptée à la pompe à seringue, avec une solution de polyuréthane fraîchement préparée à 15 %, puis fixez-y une aiguille en acier inoxydable à extrémité émoussée, qui servira de filière.En tenant compte du diamètre intérieur de la seringue, programmer la pompe pour extruder la solution à zéro virgule zéro un millilitre par minute. Pour éviter les arcs électriques, isoler la seringue des parties conductrices des pompes à seringue à l’aide de feuilles de caoutchouc. Puis positionner la seringue dans la pompe de sorte que l’extrémité du filière soit à 20 centimètres du collecteur mandrin. Ensuite, reliez le générateur de haute tension au porte-aiguille à l’aide d’une pince crocodile. Avant de commencer l’électrofilage, éteignez l’extraction de la hotte. Pour le fonctionnement, démarrez la pompe à seringue et faites tourner le mandrin à environ 50 tr/min.Appliquez ensuite une différence de potentiel de 20 kilovolts entre le porte-aiguille et le mandrin collecteur. Des nanofibres de polyuréthane commenceront à se déposer sur le mandrin tournant et une fine couche sera visible en quelques minutes. Laissez les nanofibres de polyuréthane s'accumuler pendant deux heures afin d'obtenir un tube uniforme.Une fois les nanofibres filées, réactiver l'extraction de la hotte et procéder au retrait du mandrin des supports en plastique. Ensuite, faire glisser délicatement le stent expansible au ballonnet sur le tube électrofilé sans endommager le tube. Si nécessaire, dilater légèrement le stent pour faciliter son emboîtement.Ensuite, sertissez le stent à l'emplacement souhaité afin qu'il adhère étroitement au tube et ne puisse pas glisser. Cela aidera à prévenir le délaminage des couches interne et externe. Replacez le mandrin dans le dispositif et poursuivez l'électrofilage comme précédemment pendant trois heures afin de fabriquer une couche externe sur le stent-prothèse.Ensuite, tout en laissant l'ensemble sur le mandrin, découper circonférentiellement l'excès de polyuréthane à environ un millimètre de chaque extrémité du stent à l'aide d'un scalpel. Tremper ensuite le mandrin et le stent-prothèse dans de l'eau déionisée afin de dissoudre le matériau de support. Changer l'eau selon les besoins jusqu'à ce que le matériau de support soit complètement dissous.Ensuite, retirez délicatement le stent-prothèse du mandrin et laissez-le sécher à l'air libre. Pour tester le stent-prothèse, faites-le glisser sur un ballonnet trifold de trois millimètres, puis sertissez-le sur le ballonnet à l'aide d'un outil de sertissage manuel. Sous un microscope, examinez le stent-prothèse serti pour vérifier l'uniformité du sertissage et détecter tout autre signe de défaillance tel qu'un délamination ou une perforation du matériau de revêtement, qui pourrait survenir en cas de stent déformé.S'il a un aspect satisfaisant, dilater le stent-prothèse de trois millimètres en gonflant le ballon tripode à l'aide d'un dispositif de gonflage et d'eau. Une fois la dilatation effectuée, utiliser le microscope pour examiner à nouveau le stent-prothèse. Vérifier une expansion uniforme et rechercher tout signe de défaillance.À l'aide de l'électrofilage, des nanofibres de polyuréthane de haute qualité peuvent être produites. L'électrofilage de nanofibres de polyuréthane à l'aide de ce dispositif permet d'obtenir une couche uniforme de polyuréthane à raison de 50 micromètres de nanofibres par heure. Le plissement et l'expansion du stent-prothèse de petit calibre obtenu montrent que ces dispositifs peuvent être déployés à l'aide d'un ballonnet standard tripode sans expansion irrégulière ni signe de rupture du matériau.Après avoir suivi cette procédure, d'autres méthodes, telles que l'implantation dans un modèle animal, peuvent être réalisées afin d'étudier la fonctionnalité, la durabilité et les caractéristiques de performance du dispositif. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de se rappeler de travailler dans une hotte chimique avec l'extraction éteinte pendant l'électrofilage, puis de la réactiver avant de retirer l'échantillon.

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